同心連通單晶生長裝置的製作方法

2023-07-12 11:19:26

專利名稱：同心連通單晶生長裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及單晶生長的裝置，特別涉及一種同心連通單晶生長裝置。
背景技術：
現行的單晶生長裝置基本上是一個圓桶形的坩堝，在坩堝的上下形成溫度梯度，頂部有籽晶及提拉轉動裝置，這種單一的坩堝裝置只適用於矽熔體中矽單晶的生長，或具有同成分熔化性質的化合物單晶生長，不適用於不具有同成分熔化物質及高溫熔劑中溶質單晶的生長。

發明內容
本實用新型的單晶生長裝置是一種同心連通單晶生長裝置，包括氧化鋁坩堝12、矽鉬管發熱體13、感應攪拌元件7、定位熱電偶8、籽晶操縱杆9、降溫套10、降溫器11，其特徵在於在坩堝12的中心位置有一中心套1，中心套1是一個無底的空心圓管，與坩堝12的中心線同心，在中心套1的下端開有若干個通孔5，中心套1將坩堝12內的容積空間分隔成三個區域(為敘述方便，以下以SiC為高溫熔劑中的溶質單晶的生長為例)，分別是混合有溶質碳化矽細粉的區域稱高濃度SiC非均質區3、在中心套1內的容積空間稱均質熔體溶液區2、在坩堝12和中心套1的下端在通孔5的水平部位為連通區4，由於在顆粒附近的熔體的SiC溶解度遠高於平衡飽和溶解度，因此，在高濃度SiC非均質區3和均質熔體溶液區2之間有等溫濃度梯度，通過降溫套10和降溫器11對均質熔體溶液區2的降溫控制，2、3之間又產生溫度濃度梯度，SiC在溶液中其溶解度降低的方向曲線H是在中心套1中由下往上遞減，籽晶6固定在籽晶操縱杆9的下端，可隨籽晶操縱杆9在中心套1內上下移動或旋轉，降溫套10是冷銅塊，套在籽晶操縱杆9上，隨時更換冷銅塊以控制中心套1內的降溫速度，降溫器11是通過流動的低溫水或冷空氣達到對中心套1內的降溫控制。
同現有技術比較本發明的優點同心連通單晶生長裝置的優點是1)廣泛適用於不具有同成分熔化物質及高溫溶劑中溶質單晶的生長；2)單晶生長速率快，對SiC單晶生長速率可達0.6mm/h；3)由於均質熔體溶液區和高濃度SiC非均質區完全分隔，有利於大尺寸SiC單晶生長，也其他溶質大尺寸單晶生長。


圖1為同心連通單晶生長裝置結構示意圖。
具體實施方式
同心連通單晶生長裝置的最佳實施例一中心套1與坩堝12同心，中心套1的下端有多個孔通5，孔通5應在中心套1的圓周上均勻分布，籽晶操縱杆9下端固定有籽晶6，籽晶操縱杆9帶動籽晶6在中心套1內升降和轉動，在籽晶操縱杆9的上部位置上套有降溫套10和降溫器16，降溫套10是冷銅塊，可以經常調換以控制降溫速度，降溫器16是通過流動的低溫水或冷空氣以達降溫；實施例二中心套1下端有三個以上的通孔5，降溫套10和降溫器16與籽晶操縱杆9的圓柱面或柱形面緊貼以傳遞降溫冷卻籽晶6來達到控制中心套1內的冷卻速率。
權利要求1.一種同心連通單晶生長裝置，包括氧化鋁坩堝(12)、矽鉬管發熱體(13)、感應攪拌元件(7)、定位熱電偶(8)、籽晶操縱杆(9)、籽晶(6)、降溫套(10)、降溫器(11)，其特徵在於坩堝(12)內設有中心套(1)，中心套(1)是一空心圓管，中心套(1)的中心線與坩堝(12)的中心線重合，在中心套(1)上端置入籽晶(6)和操縱杆(9)，中心套(1)的下端坐落在坩堝(12)的底部，中心套(1)下端的圓管壁上設有通孔(5)。
2.根據權利要求1所述的同心連通單晶生長裝置，其特徵在於中心套(1)上的通孔(5)可以是三個或三個以上，全部通孔(5)在中心套(1)的圓周線上均勻布置。
3.根據權利要求1和2所述的同心連通單晶生長裝置，其特徵在於籽晶(6)固定於操縱杆(9)的下端，可隨操縱杆(9)在中心套(1)內上下升降或旋轉。
4.根據權利要求1和2所述的同心連通單晶生長裝置，其特徵在於籽晶操縱杆(9)的上部位置套有降溫套(10)和降溫器(12)，使籽晶操縱杆(9)直接被冷卻降溫並傳遞給籽晶(6)來達到控制中心套(1)內的冷卻速率。
專利摘要本實用新型是一種同心連通單晶生長裝置，適用於不具有同成分熔化物質及高溫熔劑中溶質單晶的生長，在坩堝內有一中心套，使溶質細粉區與均質熔體溶液區分隔，有利於大尺寸溶質單晶的快速生長。
文檔編號C30B15/00GK2661710SQ20032010838
公開日2004年12月8日 申請日期2003年11月24日 優先權日2003年11月24日
發明者潘頤 申請人:浙江大學